Modeling urban fire spread based on specific characteristics of substandard housing in Spain

Abstract

Debido a la creciente urbanización y al aumento en la densidad de población en las ciudades, el riesgo de incendio se está convirtiendo en un problema relevante. Existen diferentes enfoques al tratar de evaluar el riesgo de incendio y existen varios modelos de propagación de incendios urbanos. Sin embargo, estos modelos presentan numerosas vulnerabilidades, como el tratamiento de la exposición a la radiación, el contacto directo con la llama, la influencia del viento, el transporte partículas, entre otras. Hoy en día, en España hay más de 1,5 millones de familias que viven en condiciones de infravienda. El uso de estufas inestables para cocinar, iluminar y calentar, de conexiones eléctricas inseguras, junto con un exceso de materiales combustibles, contribuyen a un mayor riesgo de incendio. Se necesita un comportamiento más realista de la dinámica del fuego, con valores específicos de tasas de liberación de calor y tasas de propagación, en este tipo de viviendas al desarrollar modelos urbanos de propagación de incendios. Se están registrando datos reales de barrios marginales en Madrid (España), con el objetivo de desarrollar simulaciones numéricas más precisas. Estos modelos se implementan en Fire Dynamics Simulator (FDS), que es un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD). Estas predicciones se combinan con un modelo de propagación de incendios urbanos, que evalúa las temperaturas del incendio y la evolución del calor para este tipo de viviendas. Además, se introduce la influencia del viento en tiempo real para evaluar mejor cómo influye en la propagación del fuego entre edificios.

Due to the increasing urbanization and development of denser cities, the risk of fire is becoming a significant issue. Different approaches can be found when trying to evaluate the risk of fire and several urban fire spread models have been proposed. However, these models present numerous vulnerabilities, like radiation exposure, direct flame contact, influence of wind, transport of firebrands, amongst others. Nowadays, in Spain there are more than 1.5 million families living in substandard housing. The use of unstable stoves for cooking, lighting, and heating, unsafe electrical connections, along with an excess of combustible materials, contribute to a higher risk of fire. A realistic behaviour of the fire dynamics, with specific values of heat release rates and spread rates, in this type of substandard housing is needed when developing urban fire-spread models. Real data is being recorded from marginal neighbourhoods in Madrid (Spain), with the aim to develop more accurate numerical simulations of the fire dynamics. These models are implemented in Fire Dynamics Simulator (FDS), which is a computational fluid dynamics (CFD) model of fire-driven fluid flow. These predictions are coupled with an urban fire spread model, assessing fire temperatures and heat evolution for this type of housing. Besides the influence of real-time wind is introduced to better evaluate how it influences fire spread between buildings.